Spremljanje kakovosti vode z uporabo MKR1000 in ARTIK Cloud: 13 korakov (s slikami)

2025 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2025-01-13 06:58

Uvod

Primarni cilj tega projekta je uporaba MKR1000 in Samsung ARTIK Cloud za spremljanje pH in temperaturnih ravni bazenov.

Za merjenje alkalnosti in kislosti vode bomo uporabljali temperaturni senzor in pH ali moč vodikovega senzorja.

Merjenje temperature je nujno, saj lahko vpliva na raven pH. Zvišanje temperature katere koli raztopine bo povzročilo zmanjšanje njene viskoznosti in povečanje mobilnosti njenih ionov v raztopini. Ker je pH merilo koncentracije vodikovih ionov, se bo sprememba temperature raztopine odražala z naknadno spremembo pH (1).

Učinki temperature na raven ph so naslednji.

• Temperaturni učinki, ki zmanjšujejo natančnost in hitrost odziva elektrode.
• Temperaturni koeficient variacijskih učinkov na material, ki ga meri senzor, naj bo to kalibracijski pufer ali vzorec.

Preberi več

Zakaj moramo uravnotežiti naše bazene?

To bo dolga razprava. To lahko preskočite na 1. korak:)

Bazeni ali vsaj umetne napajalne luknje za kopanje in plavanje-segajo daleč do leta 2600 pr. najmanj. Vendar pa so bazeni predvsem zaradi potencialnih virov mikrobov, kot so ljudje, ki plavajo v bazenu, živali, kot so psi, mrtve prosto živeče živali in naplavine iz okolice, kot so listi, trava in prah, pogosto onesnaženi in zato vsebujejo vrsto bakterij in alg, ki lahko povzročijo zdravstvene težave, kot so okužbe ušes, nosu in grla. Da bi to preprečili ali vsaj zmanjšali, se bazeni redno vzdržujejo s filtriranjem, kloriranjem, skupno alkalnostjo, trdoto kalcija in uravnavanjem ravni pH.

pH lahko razumemo kot okrajšavo za moč vodika - ali bolj natančno, za koncentracijo vodikovega iona. Je tudi merilo, kako kisla/ bazična je voda v bazenu. Raven pH se giblje od 0,0 do 14,0. Idealno območje za pH v vodi bazena je od 7,2 do 7,8. PH 7,0 je nevtralen - pod 7,0 je kisel, nad 7,0 je alkalen. Če je pH vrednost na isti ravni kot v naših očeh, ki je običajno 7,2 do 7,4, so stranski učinki pekočih oči čim manjši.

Ko je bazen preveč kisel, bo začel topiti površino in ustvarjati hrapavost, ki je idealna za rast alg v bazenu. Podoben rezultat se pojavi pri fugiranju popločanih bazenov. Kovine tudi korodirajo, kar vključuje opremo za bazene, fitinge za cevi, priključke črpalk in podobno. Iz teh površinskih, fugirnih in kovinskih korozij nastajajo sulfati. Ti sulfati se sproščajo iz vode na stene in tla bazena, kar povzroča grde rjave in črne madeže. Poleg tega se klor, ki se uporablja kot razkužilo v vodi bazena, aktivira, zelo hitro izgubi v ozračju in tako postane neuporaben, saj izgubi sposobnost razkuževanja vode. Nazadnje plavalcem gorijo oči in nos, kopalke zbledijo in poginejo, koža pa postane suha in srbi.

Po drugi strani pa, ko je voda preveč alkalna, se kalcij v vodi bazena združi s karbonati in tvori lestvico, ki je najbolj vidna na vodni črti, kjer zadržuje prah in umazanijo ter s časom postane črna. Tudi voda v bazenu postane motna ali motna, saj izgubi iskrico. Kalcijev karbonat se prav tako nagiba k peskanju v filtru bazena in ga tako učinkovito pretvori v cement. Torej, če peščeni filter v bazenu postane cementni filter, izgubi sposobnost, da zadrži umazanijo iz bazena. Še en učinek, ki ga je treba omeniti, je, da se z naraščanjem pH izgubi moč klora, da deluje na tuje delce. Primer je, da lahko pri pH 8,0 bazen porabi le 20% razpršenega klora. Nazadnje lahko v alkalnih vodah v bazenu plavajo tudi oči in nos plavalcev, koža pa se lahko posuši in srbi.

Pokličite sošolki Alysson in Airi za to čudovito raziskavo.

1. korak: Zberite potrebne materiale in programsko opremo

1. Arduino / Genuino MKR1000
2. Arduino IDE
3. Račun Samsung Artik v oblaku
4. Mostične žice
5. 3 moške glave za pin
6. 170 Pin Beardboard
7. PH merilnik DFRobot
8. DS18B20 Vodotesni temperaturni senzor
9. 4.7K upor x1
10. 200 ohmov upor
11. 2x3 -palčna plastična posoda
12. moški in ženski avdio priključek
13. Spajkalnik in svinec
14. Majhno spajkanje tiskanega vezja

Ker upor 4,7 k ni na zalogi, sem uporabil 2,4 k x 2 = 4,8 k ohmov

2. korak: Ustvarite svojo vrsto naprave ARTIK v oblaku

Prijavite se z ARTIK Cloud. Pojdite na spletno mesto razvijalca in ustvarite novo "vrsto naprave".

Naprave v ARTIK Cloudu so lahko senzorji, naprave, aplikacije, storitve itd. Običajno ima en uporabnik eno ali več naprav, naprave pa lahko pošiljajo sporočila ali se uporabljajo za pošiljanje sporočil v ARTIK Cloud. nauči se več

Nato vnesite želeni prikaz in edinstveno ime.

3. korak: Ustvarite nov manifest za svojo vrsto naprave

Na vrsti naprave ustvarite nov manifest.

Manifest, ki je povezan z vrsto naprave, opisuje strukturo podatkov. Ko aplikacija ali naprava pošlje sporočilo v ARTIK Cloud, Manifest kot niz vzame niz, ki ustreza podatkom, in prikaže seznam normaliziranih polj/vrednosti, ki jih lahko shrani ARTIK Cloud. nauči se več

Vnesite temp kot podatkovna polja, ki se samodejno nastavi na celcius.

Dodajte drugo podatkovno polje in ga poimenujte ph. uporabite ppm ali dele na zapis.

ph ali moč vodika se uporablja za uravnoteženje alkalnosti in kislosti vode. Temperatura lahko vpliva na vrednost ph. Povišanje temperature je povezano s povečanimi molekularnimi vibracijami, s povečanjem temperature pa se opazni vodikovi ioni povečajo tudi zaradi zmanjšane nagnjenosti k tvorjenju vodikovih vezi, kar vodi do zmanjšanja pH. nauči se več

Preskočite akcijska pravila, saj jih ne bomo potrebovali.

Nato aktivirajte datoteko manifesta.

4. korak: Ustvarite svojo aplikacijo

Pomaknite se na ARTIK Cloud Applications in kliknite novo aplikacijo.

ARTIK Cloud vsaki aplikaciji dodeli edinstven ID. ID aplikacije je potreben za pridobitev žetona dostopa OAuth2 in zahtevanje podatkov od aplikacije, pod pogojem, da je uporabnik odobril dostop. nauči se več

Vnesite želeno ime aplikacije in URL za preusmeritev preverjanja pristnosti. Upoštevajte, da je potreben URL za preusmeritev preverjanja pristnosti. Uporablja se za preverjanje pristnosti uporabnikov te aplikacije, zato bo preusmerjen na ta URL, če potrebuje prijavo. Za vzorec smo uporabili https:// localhost/8080/.

Zdaj nastavite dovoljenje aplikacije za branje in pisanje, pojdite na svojo napravo in nato shranite.

Čestitamo, zdaj imate vlogo!

5. korak: Povežite ARTIK Cloud z napravo

Zdaj, ko je vaš ozadje pripravljeno. Če si želite ogledati svoje podatke, pojdite na grafikone v oblaku ARTIK.

Pomaknite se do mojih naprav in kliknite poveži drugo napravo.

Poiščite in kliknite svojo novo vrsto naprave, ki ste jo ustvarili prej, nato kliknite Poveži napravo.

Kliknite nastavitve povezane naprave, če želite prikazati več informacij.

Upoštevajte ID naprave in žeton, kot jih boste potrebovali v naslednjih korakih.

Na desni strani plošče kliknite pogled svojih podatkov.

Ko je strojna oprema v uporabi, bo na grafikonu prikazani podatki.

Končano za nastavitev ARTIK Cloud.:)

6. korak: Senzorje temp in PH povežite z MKR1000

Tukaj je pin povezava:

• Temp GND do MRK1000 GND
• Temp OUT za MKR1000 Digitalni pin 1
• Temp VCC do MKR1000 5V
• 4.7K upor priključite na Temp VCC in Temp OUT
• pH GND do MRK1000 GND
• pH OUT do MKR1000 Analogni pin 1
• pH VCC do MKR1000 5V

Izbirno: Za lažji odklop temperaturne sonde smo uporabili avdio moški in ženski priključek.

Za podrobnejša navodila si oglejte slike.

7. korak: Nastavite upravitelja plošče Arduino IDE

Če ste ploščo MKR1000 že namestili, preskočite ta korak.

Odprite svoj Arduino IDE.

Pomaknite se do Orodja> Board> Board Manager.

Nato poiščite mkr1000.

Namestite ploščo Arduino SAMD, ki podpira tako Zero kot MKR1000.

8. korak: Dodajte potrebne knjižnice

Da bodo naši senzorji in wifi delovali, bomo potrebovali naslednje knjižnice.

1. FlashStorage - uporablja se za shranjevanje odmika umerjanja pH
2. ArduinoThread - uporabljal ga je za branje senzorjev v ločeni niti.
3. ArduinoJson - to bomo uporabili za pošiljanje podatkov JSON v ARTIK Cloud
4. WiFi101 - uporablja se za omogočanje povezave wifi z mkr1000
5. ArduinoHttpClient - gostitelj za povezavo z API -jem
6. OneWire - potreben za branje digitalnega vhoda s temperaturnega senzorja
7. DallasTemperature - potrebna knjižnica temperaturnega senzorja Dallas

Pomaknite se do Sketch> Include Library> Manage Libraries

Poiščite te knjižnice in jih prenesite.

9. korak: Naložite kodo Arduino

Zdaj priključite MKR1000 na računalnik/prenosni računalnik.

Vaš Arduino bi moral samodejno zaznati vaš MKR1000. V nasprotnem primeru je nastavitev ročna.

Prenesite programsko opremo na moj GitHub tukaj

Spremenite svoj ID naprave in žeton ARTIK Cloud.

String deviceID = "ID naprave v oblaku artik"; // tukaj vnesite ID vaše naprave, ustvarjen iz vadnice String deviceToken = "žeton artične naprave v oblaku"; // tukaj vstavite žeton naprave, ustvarjen iz vadnice

Spremenite svoj ssid/ime in geslo za wifi.

/** Wifi Setting **/ #definirajte WIFI_AP "vaš wifi ssid" #define WIFI_PWD "geslo za wifi"

Nato naložite programsko kodo v MKR1000 in začnite spremljati.

Kmalu dodam več vaj za kodo.

Vaša WiFi mora imeti internetno povezavo

Vrnite se v svoj ARTIK Cloud in preverite, ali se izvajajo podatki.

V svojo kodo sem vključil način umerjanja iz DFRobota.

Če želite umeriti svoj senzor pH, sledite njihovi metodi 1 tukaj.

Čestitamo! Uspešno ste povezali svoje senzorje prek oblaka !.

10. korak: Prenesite ga! - Snemljiv temperaturni senzor

Priključitev temperaturnega senzorja bomo morali preurediti, da bo snemljiv.

To vključuje ožičenje uporov in snemljiv konektor.

Najprej bomo postavili upor 4.7k in njegove priključke.

Uporabil sem 2,4 kohma x 2 = 2,8 k omh, ker ni na zalogi. Ampak še vedno smo dobri.

1. MKR1000 postavite na 170 -pin ploščico, 5V -zatič mora biti na prvem zatiču plošče
2. Upor 4,7 k postavite na zadnje zatiče ali prazne zatiče na plošči.
3. Prvi konec upora priklopite na 5V s pomočjo mostične žice.
4. Drugi konec priključite na prazen zatič na drugi strani.
5. Priključite ta pin na digitalni pin 1.

Če imate težave, sledite zgornjim slikam.

Naslednji spajkajte naš moški avdio priključek na temperaturni senzor

1. Rdeča žica / VCC do bakrenega vrha
2. Zelena / GND do srednjega bakra
3. Rumena / bakreni podatki do dna

Glej 4. posnetek zaslona zgoraj.

Nato priključite ženski avdio priključek na tiskano vezje

1. Vtičnico vstavite v tiskano vezje s spajalno luknjo 4x5.
2. V zadnjo vrsto luknje vstavite 3 -polno glavo.
3. Vstavite 200 omh in spajkalni konec konice zatiča avdio priključka, drugi konec pa do najbližjega zatiča glave.
4. Preostali zatič glave zvočnega priključka spajkajte na zatič glave.

Glej zgornji posnetek zaslona 5, 6, 7, 8. Uporabil sem 200 ohmov zaporedno na pozitivno žico senzorja temperature, da se izognem kratkemu stiku.

11. korak: Prenesite ga! - Namestitev senzorjev

Vzemite svojo plastično posodo 2x3.

Naredite luknjo za enostavno odvajanje senzorjev pH in temp.

1. Narišite krog z enakim obsegom ženskega konektorja in BNC konektorja.
2. Prepričajte se, da niso tako blizu ali daleč.
3. Previdno izrežite krog z vročim nožem ali katerim koli vrtalnim orodjem.
4. Vstavite priključek BNC ph merilnika in ženski avdio priključek.
5. Dodajte premostitvene žice na zatiče ženskih avdio priključkov
6. Lepite jih skupaj, da jih ne bo mogoče enostavno odstraniti.

12. korak: Prenesite prenos - dodajte povezave MKR1000

Priključite senzor pH:

1. Priključite 3 mostične žice iz ženskega priključka senzorja merilnika ph na MKR1000
2. Merilnik ph VCC postavite na 5V, GND na GND in podatkovni pin na A1

Priključite temperaturni senzor:

Senzor temperature VCC postavite na 5 V, GND v GND in Podatke na dodatni zatič Breadboard, kjer ima 4,7 k upor priključen na digitalni pin 1

Priključite baterijo za MKR1000 in pokrijte posodo.

Na koncu priključimo senzor temperature in pH.

Viola! Čestitamo, da imate zdaj svojo napravo za spremljanje bazena!

Korak: Končno! Preizkus na terenu

Ko se MKR1000 vklopi in poveže z wifi, bo začel pošiljati odčitke s senzorjev, Digitalni pin 13 LED bo utripal enkrat na uspešno poslano.

Senzor strojne opreme smo preizkusili v zasebnem, javnem in šolskem bazenu.

Zbiranje podatkov iz skupine teh anketirancev nam je omogočilo analizo zmogljivosti strojne opreme.

Če postavite MKR1000 in senzor na škatlo, se izognete onesnaženju vode.

S tem lahko spremljate kakovost svoje vode in jo normalizirate tako, da postavite želene kemikalije.

Upam, da bo ta vadnica pomagala ljudem zgraditi lastno napravo za spremljanje kakovosti vode v bazenu. Morda bo prišlo do večje ozaveščenosti glede nenehnega slabšanja kakovosti vode v bazenu, saj se ljudje raje osredotočajo na ponudbo ugodnosti, namesto da preverjajo, kako varni so. Prav tako nameravajo prispevati k skupnosti tako, da bodo lahko zagotovili sredstva za učinkovitejše in učinkovitejše testiranje kakovosti vode brez nepotrebnega žrtvovanja virov.

Ponovite ga in z veseljem delajte kul stvari!:)